CN113903132A - 一种高精度红外光电栅栏探测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度红外光电栅栏探测器，包括发射杆和接收杆，发射杆包括第一外壳和设置在第一外壳内的发射模组；发射模组包括红外发射器件、设于红外发射器件前端的液态变焦平凸透镜，和调节红外发射器件与液态变焦平凸透镜的间距的调节组件；液态变焦平凸透镜的平面侧朝向红外发射器件；接收杆包括第二外壳和设于第二外壳内的接收模组；接收模组包括红外接收器件，和设于红外接收器件前端的聚光组件；工作时，通过液态变焦平凸透镜将红外发射器件发出的光在红外接收器件上所形成的光斑直径的缩小，进而使得红外接收器件单位面积上所获得的光信号强度增强，而可变焦的液态变焦平凸透镜配合调节组件可大大增加探测器的探测距离。

Description

一种高精度红外光电栅栏探测器

技术领域

本发明涉及安防技术领域，特别涉及一种高精度红外光电栅栏探测器。

背景技术

红外栅栏可与各类防盗报警控制器构成功能强大的防盗报警系统。根据其工作原理，还可以扩展多种用途，如室内停车场出入口车辆探测。这类防盗报警系统的红外栅栏报警器能够广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域，但是现有的栅栏当间距宽一定距离时，会因为雨雾、空气等介质的折射和散射影响使接收端无法接收到足够的信号，进而导致报警功能无法正常实现，而且还会频繁发生误触报的情况，目前行业内对于该问题的解决办法是通过布置多个收发器，使得间距缩短，或者将使用距离缩短，例如可用于间距100米型号的栅栏，实际安装时候间距只设置为50米，但是这会导致成本极大的增加，而且对于信号收发的准确性也没有实质上的解决问题，为此，我们针对上述情况提出一种高精度红外光电栅栏探测器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高精度红外光电栅栏探测器,该高精度红外光电栅栏探测器可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种高精度红外光电栅栏探测器，包括发射杆和接收杆，所述发射杆包括第一外壳和设置在所述第一外壳内的发射模组；所述发射模组包括红外发射器件、设于所述红外发射器件前端的液态变焦平凸透镜，和调节所述红外发射器件与所述液态变焦平凸透镜的间距的调节组件；所述液态变焦平凸透镜的平面侧朝向所述红外发射器件；所述接收杆包括第二外壳和设于所述第二外壳内的接收模组；所述接收模组包括红外接收器件，和设于所述红外接收器件前端的聚光组件；所述液态变焦平凸透镜包括透明板、设于所述透明板上表面的透明弹性膜，以及填充在所述透明弹性膜与所述透明板之间的液态透明介质；所述透明板上设有供所述液态透明介质回流或排出的第一通道。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述第一通道的入口设于所述透明板的侧壁上，出口设于所述透明板的边缘部。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述调节组件包括固定所述红外发射器件的底座，和推动所述底座朝向所述液态变焦平凸透镜移动的推动件；所述第一外壳内设有对所述底座的移动进行导向的导向件。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述推动件呈圆筒结构且套设在所述底座外侧，所述红外发射器件同轴设于所述底座上，所述底座的外侧壁上设有凸台，所述推动件的内壁上凸设有螺旋台阶，所述螺旋台阶上设有抬升所述凸台的螺旋抬升斜面，所述调节组件还包括驱动所述推动件与所述底座同轴旋转的驱动电机。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述底座的下端同轴设置有凸盘，所述推动件的内壁上设有避让所述凸盘的避让槽，所述凸盘的上表面上同轴设置有环形活塞，所述避让槽的内壁上设有供所述环形活塞上下活动的活塞腔，所述环形活塞上设有贯穿至所述凸盘下表面的第二通道，所述第一通道和所述第二通道通过连接管连通。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述螺旋台阶与所述凸盘之间设有复位弹簧。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述第一外壳内还设有固定所述液态变焦平凸透镜的固定座，所述固定座为上下两端均开口的筒状结构，且其内部具有上腔室和下腔室，所述透明板位于所述上腔室内，所述红外发射器件、所述底座和所述推动件均位于所述下腔室内，所述第一外壳内还设有安装所述固定座的安装板。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述电机的转轴上设有螺杆，所述推动件的外侧壁上周向设有传动齿，所述传动齿与所述螺杆通过传动齿轮传动连接。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述聚光组件包括设于所述红外接收器件前端的聚光透镜，和设于所述聚光透镜背离所述红外接收器件的一侧的聚光杯；所述聚光透镜与所述红外接收器件通过固定件固定，所述聚光杯的较小口径的一端靠近所述聚光透镜。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器，其中，所述聚光杯设于所述第二外壳上，所述聚光杯的较大口径的一端与所述第二外壳的内壁连接。

本发明的有益效果在于：本发明公开一种高精度红外光电栅栏探测器，在发射杆和接收杆安装到位后，通过液态变焦平凸透镜将红外发射器件发出的光在红外接收器件上所形成的光斑直径的缩小，由传统的光斑固定变成光斑可调，进而使得红外接收器件单位面积上所获得的光信号强度增强，进而保证信号的准确性和稳定性，同时使得探测器在适应较大探测距离的情况下，无需再在发射杆和接收杆之间再增设用于信号传递的另一组或多组发射杆和接收杆，进而大大降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明高精度红外光电栅栏探测器的整体示意图。

图2是本发明高精度红外光电栅栏探测器的发射杆截面图。

图3是图2的局部放大图。

图4是本发明高精度红外光电栅栏探测器的调节组件的结构示意图。

图5是本发明高精度红外光电栅栏探测器的接收杆截面图。

图6是图5的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的高精度红外光电栅栏探测器，如图1-6所示，包括发射杆1和接收杆2，实际安装时，发射杆1和接收杆2彼此平行且均为竖直设置，发射杆1包括第一外壳101和设置在第一外壳101内的发射模组102；发射模组102包括红外发射器件2a、设于红外发射器件2a前端的液态变焦平凸透镜2c，和调节红外发射器件2a与液态变焦平凸透镜2c的间距的调节组件2d；液态变焦平凸透镜2c的平面侧朝向红外发射器件2a，安装到位时，红外发射器件2a到液态变焦平凸镜的距离始终大于其焦距，使得调节组件2d再调节红外发射器件2a与液态变焦平凸透镜2c的间距时，保证红外发射器件2a发出的光线可朝向液态变焦平凸镜的光轴聚焦，避免光线被发散；接收杆2包括第二外壳201和设于第二外壳201内的接收模组202；接收模组202包括红外接收器件3a，和设于红外接收器件3a前端的聚光组件3b；通过聚光组件3b可进一步保证红外接收器件3a能获得足够的光信号；液态变焦平凸透镜2c包括透明板2c1、设于透明板2c1上表面的透明弹性膜2c2，以及填充在透明弹性膜2c2与透明板2c1之间的液态透明介质2c3；具体的，透明弹性膜2c2与透明板2c1及其透明介质均具有相同的折射率，此外，为了避免受重力的影响导致透明弹性膜下垂，透明弹性膜朝下的一侧的壁厚大于朝上的一侧的壁厚，透明板2c1上设有供液态透明介质2c3回流或排出的第一通道3，当液态透明介质2c3回流时液态变焦平凸透镜2c的曲率增大，对红外发射器件发出的光聚焦，将更多的光聚焦在红外接收器件上，当排出时曲率变小，对光相对发散，使得红外接收器件的最佳接收位置朝向距离发射杆更远的位置移动，具体的，最佳接收位置为发射端发出的所有光线相交处，进而实现红外接收器件3a与红外发射器件2a在对应不同探测间距时可对应获得最大光强，进而保证信号的强度和探测准确性，可大大降低误触报的频率，同时还使探测器的适应性更进一步提升，因此，通过液态变焦平凸透镜2c将红外发射器件2a发出的光在红外接收器件3a上所形成的光斑直径的缩小，进而使得红外接收器件3a单位面积上所获得的光信号强度增强，进而保证信号的准确性和稳定性，同时使得探测器在适应较大探测距离的情况下，无需再在发射杆1和接收杆2之间再增设用于信号传递的另一组或多组发射杆1和接收杆2，进而大大降低了成本。

优选的，第一通道3的入口设于透明板2c1的侧壁上，出口设于透明板2c1的边缘部，以降低对来自于红外发射器件2a的红外光的影响。

优选的，调节组件2d包括固定红外发射器件2a的且呈圆柱体结构的底座2d1，和推动底座2d1朝向液态变焦平凸透镜2c移动的推动件2d2；具体的，底座2d1的上端面上设有安装红外发射器件2a的安装槽4，当液态变焦平凸透镜2c的曲率变化导致其焦点25位置变化时，通过推动件2d2驱动底座2d1移动，以保证红外发射器件2a到液态变焦平凸透镜2c的距离始终大于其焦距，防止红外发射器件2a发出的光被发散，进一步的，第一外壳101内设有对底座2d1的移动进行导向的导向件，以防止红外发射器件2a移动时偏斜。

优选的，推动件2d2呈圆筒结构且套设在底座2d1外侧，红外发射器件2a同轴设于底座2d1上，底座2d1的外侧壁上设有凸台6，推动件2d2的内壁上凸设有螺旋台阶7，螺旋台阶7上设有抬升凸台6的螺旋抬升斜面71，为了保证平稳性，螺旋台阶7和凸台6均设有两个或者多个并均匀分布，具体的，凸台6也呈螺旋状使其下表面与螺旋台阶7的上表面贴合，调节组件2d还包括驱动推动件2d2与底座2d1同轴旋转的驱动电机2d3，工作时，驱动电机2d3驱动推动件2d2旋转，进而使得凸台6沿着螺旋台阶7的螺旋抬升斜面逐渐上升，进而实现红外发生器件的位置精调，相比较采用直线升降的方式，螺旋抬升的设计可增加调节的精确度。

优选的，底座2d1的下端同轴设置有凸盘8，推动件2d2的内壁上设有避让凸盘8的避让槽9，凸盘8的上表面上同轴设置有环形活塞10，避让槽9的内壁上设有供环形活塞10上下活动的活塞腔11，用以盛装液态透明介质，环形活塞10的上表面上设有贯穿至凸盘8下表面的第二通道12，第一通道3和第二通道12通过连接管13连通，通过透明板2c1和透明弹性膜之间的空腔与活塞腔11连通，便可在调节红外发射器件2a升降的同时实现液态透明介质2c3的进出调节，避免繁琐的调控调试。

优选的，螺旋台阶7与凸盘8之间设有复位弹簧14，以保证底座2d1可在任意位置复位，方便进行下一次调节。

优选的，第一外壳101内还设有固定液态变焦平凸透镜2c的固定座15，固定座15为上下两端均开口的筒状结构，且其内部具有上腔室16和下腔室17，透明板2c1位于上腔室16内，红外发射器件2a、底座2d1和推动件2d2均位于下腔室17内，第一外壳101内还设有安装固定座15的安装板18，具体的驱动电机2d3也固定在安装板18上，同时也方便固定其他零部件，进一步的，固定座15内设有分隔板19，分隔板19的上下方空腔分别形成上下腔室17和下腔室17，为了避让底座2d1，在分隔板19上设有适配底座2d1的穿孔20，装配到位时，底座2d1的外侧壁与穿孔20的内壁滑动贴合，此外，为了避免底座2d1发生旋转，在底座2d1的外侧壁上设有纵向的导向条21，该导向条(图未示)形成上述的导向件5，对应的，穿孔20的内壁上设有导向槽(图未示)。

优选的，电机的转轴上设有螺杆23，推动件2d2的外侧壁上周向设有传动齿(图未示)，传动齿与螺杆23通过传动齿轮24传动连接，通过螺杆23和传动齿轮24以及凸台6和螺旋台阶7的配合，形成精度调控放大系统，以方便控制，进一步的，传动齿轮24的齿轮数与传动齿的齿数可根据实际情况来进行合理设计，可进一步提升精度调控放大系统的调控精度。

优选的，聚光组件3b包括设于红外接收器件3a前端的聚光透镜3b1，和设于聚光透镜3b1背离红外接收器件3a的一侧的聚光杯3b2；聚光透镜3b1与红外接收器件3a通过固定件固定，聚光杯3b2的较小口径的一端靠近聚光透镜3b1，通过聚光杯3b2和聚光透镜3b1相互配合，可使得红外接收器件3a所接收到的信号足够强足够准确，进而达到降低误触报的发生频次。

优选的，聚光杯3b2设于第二外壳201上，二者可一体成型，聚光杯3b2的较大口径的一端与第二外壳201的内壁连接，即通过第二外壳201密封聚光杯3b2，避免外界的污渍污染聚光杯3b2。

本发明所述的高精度红外光电栅栏探测器使用方法如下：

将接收杆和发射杆横向平行安装到位，初步对位发射模组和接收模组使其二者位于同一水平直线上，使接收模组可初步探测到发射模组发出的信号；

进一步通过调节组件调节红外发射器件与液态变焦平凸透镜之间的间距，过程中，红外发射器件到液态变焦平凸透镜的距离需始终保持大于液态变焦平凸透镜的焦距，使得红外发射器件发出的红外光形成的光斑朝向红外接收器件逐渐收窄或扩大：

其中，使光斑收窄时，红外接收器件位于红外发射器件的红外光相交汇聚的远交点与液态变焦平凸透镜之间；

使光斑扩大时，红外接收器件位于红外发射器件的红外光相交汇聚的远交点背离液态变焦平凸透镜的一侧；

进一步，重复执行光斑收窄或扩大的步骤多次，直至红外发射器件发出的红外光经过液态变焦平凸透镜聚焦后所汇聚的远交点正好位于红外接收器件处；

进一步，调节发射杆的角度，进而调节光斑的竖直面内的位置，使其将红外接收器件全部覆盖；

最后，通过液态变焦平凸透镜的变焦作用来进一步调节上述远交点的远近。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，包括发射杆和接收杆，所述发射杆包括第一外壳和设置在所述第一外壳内的发射模组；所述发射模组包括红外发射器件、设于所述红外发射器件前端的液态变焦平凸透镜，和调节所述红外发射器件与所述液态变焦平凸透镜的间距的调节组件；所述液态变焦平凸透镜的平面侧朝向所述红外发射器件；所述接收杆包括第二外壳和设于所述第二外壳内的接收模组；所述接收模组包括红外接收器件，和设于所述红外接收器件前端的聚光组件；所述液态变焦平凸透镜包括透明板、设于所述透明板上表面的透明弹性膜，以及填充在所述透明弹性膜与所述透明板之间的液态透明介质；所述透明板上设有供所述液态透明介质回流或排出的第一通道。

2.根据权利要求1所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述第一通道的入口设于所述透明板的侧壁上，出口设于所述透明板的边缘部。

3.根据权利要求1所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述调节组件包括固定所述红外发射器件的底座，和推动所述底座朝向所述液态变焦平凸透镜移动的推动件；所述第一外壳内设有对所述底座的移动进行导向的导向件。

4.根据权利要求3所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述推动件呈圆筒结构且套设在所述底座外侧，所述红外发射器件同轴设于所述底座上，所述底座的外侧壁上设有凸台，所述推动件的内壁上凸设有螺旋台阶，所述螺旋台阶上设有抬升所述凸台的螺旋抬升斜面，所述调节组件还包括驱动所述推动件与所述底座同轴旋转的驱动电机。

5.根据权利要求4所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述底座的下端同轴设置有凸盘，所述推动件的内壁上设有避让所述凸盘的避让槽，所述凸盘的上表面上同轴设置有环形活塞，所述避让槽的内壁上设有供所述环形活塞上下活动的活塞腔，所述环形活塞上设有贯穿至所述凸盘下表面的第二通道，所述第一通道和所述第二通道通过连接管连通。

6.根据权利要求5所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述螺旋台阶与所述凸盘之间设有复位弹簧。

7.根据权利要求4所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述第一外壳内还设有固定所述液态变焦平凸透镜的固定座，所述固定座为上下两端均开口的筒状结构，且其内部具有上腔室和下腔室，所述透明板位于所述上腔室内，所述红外发射器件、所述底座和所述推动件均位于所述下腔室内，所述第一外壳内还设有安装所述固定座的安装板。

8.根据权利要求4所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述电机的转轴上设有螺杆，所述推动件的外侧壁上周向设有传动齿，所述传动齿与所述螺杆通过传动齿轮传动连接。

9.根据权利要求1所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述聚光组件包括设于所述红外接收器件前端的聚光透镜，和设于所述聚光透镜背离所述红外接收器件的一侧的聚光杯；所述聚光透镜与所述红外接收器件通过固定件固定，所述聚光杯的较小口径的一端靠近所述聚光透镜。

10.根据权利要求9所述的高精度红外光电栅栏探测器，其特征在于，所述聚光杯设于所述第二外壳上，所述聚光杯的较大口径的一端与所述第二外壳的内壁连接。

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